DN329 アドレス指定可能なI2C バス・バッファによる2 線バス・システム

アドレス指定可能なI2Cバス・バッファによる2線バス・システムの
容量バッファリング、
活線挿入、
およびネストされたアドレス指定
デザインノート329
John Ziegler
活線挿抜と容量バッファリングのアプリケーション
はじめに
大規模データ処理システム、データ記憶装置、通信装置な LTC4302は物理的に分離されている2つの2線バスのあい
どの信頼性向上の一環として、これらのシステムのサブシ だに能動的なブリッジを作ることにより、バスの接続/遮断
ステムには、温度、ファンの速度、システムの電圧などの の問題を解決します。L T C 4 3 0 2 の2 本の「入力」ピン
パラメータを監視する能動回路がますます多く組み込まれ （SDAINとSCLIN）は片方の2線バス（バックプレーン）に接
「出力」
ピン
（SDAOUTとSCLOUT）
は他方の
ています。個々のサブシステムのモニタは多くの場合専用 続され、2本の
のマイクロ・コントローラに接続されたSMBusやI2CTMな 2線バス（I/Oカード）に接続されます。
どの2線シリアル・バスを通してホスト・システムと通信
図1に示されているアプリケーションはLTC4302-1の活線
をおこないます。
挿抜機能と容量バッファリング機能を示しています。
監視機能が複雑化し、数が増すにつれ、現実的な問題がい LTC4302のSDAピンとSCLピンはVCC電圧が印加されて
くつか出てきます。まず、データ・バスの立上りの仕様を いないときでも既定で高インピーダンスで低容量（10pF未
満たすのが難しくなります。次に、多くの無停電システム 満）
の状態になるので、LTC4302は活線状態の2線バスを
では、新しいI/Oカードを装着するたびに電源の立上げサイ 乱すことなくそこに挿入することができます。
クルを実行することは許されません。最後に、デバイスの
アドレスは多くの場合それが実行する機能によって支配さ スタガコネクタを利用できる場合、CONNを最も短いピン
れます。たとえば、既存のシステムが既に温度センサを備 にし、I/OカードのCONNからグランドに値の大きな抵抗を
えている場合、温度センサを搭載した新しいI/Oカードを挿 接続して、C O N N がバックプレーンに接続される前に
入すると、2つのデバイスが同じアドレスをもつ危険が生 CONN電圧を低いレベルに強制します。これにより、活線
じます。新しいLTC®4302-1/LTC4302-2（アドレス指定 挿入時にSDAINとSCLINが接続されるあいだ、LTC4302
可能な2線バス・バッファ）
はこれらの問題をすべて解決し は高インピーダンス状態に保たれます。
ます。
、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。
I2CはPhilips Electronics N.V.の商標です。
BACKPLANE
CONNECTOR
BACKPLANE
VCC
5V
PCB EDGE
BACKPLANE
CONNECTOR
I/O PERIPHERAL CARD
+
R1
10k
R2
10k
R3
137Ω
SDA
SCL
CONN
R5
200k
R4
8660Ω
C1
0.01µF
VCC
LTC4302-1
SDAIN SDAOUT
SCLOUT
SCLIN
CONN
ADDRESS GPIO2
GND
GPIO1
X1
R6
10k
R7
10k
R8
1k
R9
1k
CARD SDA
CARD SCL
LED
LED
DN329 F01
図1．LTC4302-1: 活線挿入と容量バッファリングのアプリケーションでの使用
01/04/329
I/Oカードがしっかり装着された状態でCONNを"H"にドラ
イブすると、マスタはLTC4302と通信することができま
す。活線状態でカードを引き抜くとき、CONNが最初に切
り離されるようにすると、LTC4302は、SDAINとSCLIN
が切り離される前に、制御されたし方で確実に高インピー
ダンス状態になります。
LTC4302をカードの端に配置すると、カードの容量がバッ
クプレーンから遮断されます。さらに多くのI/Oカードがシ
ステムに追加されるにつれ、LTC4302を各カードの端に配
置すると、管理不能な1個の巨大バスを生じさせることな
く、管理可能な複数の部分に分割します。さらに、
LTC4302はプログラム可能で、SDAとSCLの4本のピンの
すべての立上り時間アクセラレータのプルアップ電流を立上
りエッジで供給するので、立上り時間の規定値を満たすのに
役立ちます。VCC = 3.3Vで50pFと150pFのバス等価容量に
対して達成された立上り時間の改善を図2に示します。
ネストされたアドレス指定と5Vから3.3Vへのレベル変換
のアプリケーション
ネストされたアドレス指定を使ってシステム内のデバイス
の個数を増やすためにどのようにLTC4302を使うことが
できるかを図3に示します。この例では、各I/Oカードには
1111 111のアドレスをもつセンサ・デバイスが搭載され
ています。LTC4302はマスタによって接続するように命
じられるまで、そのカード上のデバイスをシステムの他の
部分から切り離します。
BACKPLANE
CONNECTOR
VCC
5V
50pF
150pF
DN329 F02
200ns/DIV
図2．CBUS = 50pF、CBUS = 150pFでの立上り時間を
短縮する立上り時間アクセラレータ
マスタがLTC4302を使って同時に1枚のI/Oカードだけ接
続する場合、各I/Oカードに1111 111のアドレスのデバイ
スを搭載することができ、競合することはありません。
LTC4302-2がバックプレーンのSDAとSCLの5Vラインか
らI/Oカードの3.3Vラインに電圧レベルを変換していると
ころも図3に示されています。LTC4302-2はVCCとVCC2の
両方とも2.7V∼5.5Vの範囲の電圧で動作します。VCCまた
はVCC2のどちらかの電源電圧がそのUVLOスレッショルド
より下に下がると、まだ電力が供給されている側が動作を
継続できるように、LTC4302-2はバックプレーンをカー
ドから切り離します。
PCB EDGE
BACKPLANE
CONNECTOR
I/O PERIPHERAL CARD 1
+
R1
10k
R2
10k
R3
8660Ω
C1
0.01µF
SDA
SCL
R4
137Ω
+
VCC
VCC2
LTC4302-2
SDAIN SDAOUT
SCLOUT
SCLIN
CONN
ADDRESS
GND
GPIO1
X1
C3
0.01µF
CARD
VCC = 3.3V
R5
10k
R6
10k
CARD SDA
CARD SCL
SENSOR
ADDRESS = 1111 111
ADDRESS = 1100 000
I/O PERIPHERAL CARD 2
R7
2800Ω
+
R8
137Ω
C2
0.01µF
+
VCC
VCC2
LTC4302-2
SDAIN SDAOUT
SCLIN
SCLOUT
CONN
ADDRESS
GND
GPIO1
X2
C4
0.01µF
ADDRESS = 1100 001
R9
10k
R10
10k
CARD
VCC = 3.3V
CARD SDA
CARD SCL
SENSOR
ADDRESS = 1111 111
DN329 F03
図3．ネストされたアドレス指定と5Vから3.3Vへのレベル変換のアプリケーションでの使用
データシートのダウンロード
http://www.linear-tech.co.jp/ds/j4302fs.html
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東京エレクトロンデバイス株式会社
株式会社トーメンエレクトロニクス
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